创新火灾扑救策略 | UL消防研究

UL 的科学家、工程师和研究人员团队正致力于通过各种方式创造“新科学”。从现场实验到计算机建模，从统计分析到风险量化，我们孜孜不懈，为提高产品质量、改进技术、方法、流程和标准而上下求索。

创新火灾扑救策略——意义

今天，敞开式建筑设计日渐增多，合成材料在家具和建筑产品中大量使用，使消防员面临着各种火场危害的严峻考验。1这些变化导致建筑物火灾比以往更为致命，并对传统的灭火策略提出了质疑。

创新火灾扑救策略具有重要意义，这是因为，虽然它们可能与传统实践背道而驰，但却是保障身处火场的房屋住户和消防员安全的更有效方式。

创新火灾扑救策略——背景

现代建筑物设计和材料变化大大改变了建筑物火灾的性质，与 50 年前建造的住宅相比，现代住宅达到的轰燃速度增长了八倍。在过去 30 年中，因在建筑物中救火时遭受外伤而导致的消防员死亡率增加了 67％，这在很大程度上是由上述变化所造成。尽管同期美国总体火灾死亡率下降了 64％，但是显而易见，现代建筑物火灾对于消防员和房屋住户都可能是致命的。

美国消防部门采用的许多策略都是基于个人经验制定的，包括消防员个人的经验以及前辈们薪火相传的经验。5 事实证明消防员的策略在控制和减轻火灾危害方面非常成功，历经250 多年依然奏效。然而，过去 30 年来建筑物火灾的数量下降了 53％，由此造成了一个意外后果，即消防员和消防官兵没有足够的机会来获得必要的经验，从而无法认清他们所面临的日益复杂的火情。

在搜救过程中，消防员习惯从燃烧的建筑物内部灭火。有事实证明，人们普遍认为用水从建筑物外部灭火会加速火势向建筑物内部蔓延，从而使火情更加恶化，并在无形中增加消防员和被困者面临的风险。正因为如此，首先到达现场的消防员通常会随身携带消防水带在大火中逐个房间搜查受灾者，而他们的同事则在外部一边密切注意火情一边等待他们出现。

鉴于上述发展，UL 清楚地认识到需要从新视角来分析火灾进展、火灾行为以及火灾中建筑物结构完整性所受的影响。UL 还意识到必须改进灭火策略，在更有效地扑救现代建筑火灾的同时，更好地保障消防员安全，提高被困者的存活率。

创新火灾扑救策略——UL 工作成果

UL 进行了两组全尺寸现场火灾实验来揭开现代火场的“神秘面纱”，具体来说，即更全面地了解现代火灾情况以评估传统的和新式灭火策略的有效性。第一组现场火灾实验在 UL 位于伊利诺斯州诺斯布鲁克 (Northbrook, IL) 的大型消防实验中心内建造的两栋房子里进行。这些实验是在美国国土安全部 (DHS) 消防员援助基金专案的资助

下开展。其中 1 栋房子为 1 层（面积 1200 平方英尺，含 3 间卧室、1 间浴室），共 8 个房间。第 2栋房子有 2 层（面积 3200 平方英尺，含 4 间卧室、2 间半浴室），共 12 个房间，采用现代化敞开式建筑设计，有 1 个双层大厅和 1 个开放休息室。

在这两栋房屋里共进行了 17 个原尺寸住宅建筑火灾实验，目的是研究不同的通风方案和各种策略，包括控制前门、在屋顶上穿凿不同尺寸的通风孔、使用外部消防射流等。16在这两栋房屋里总共进行了 17 场足尺住宅建筑火灾实验，旨在研究不同通风场景和各种策略，包括控制前门、在屋顶开凿不同尺寸的通风孔、使用外部消防射流等。

^{为更好地了解现代火情，UL 进行了足尺现场火灾实验}

第二组现场火灾实验由纽约市消防局(FDNY) 提供经费，并与 FDNY 和美国国家标准技术研究所 (NIST) 携手开展。这些实验17在总督岛 (Governors Island) 上的一系列空置房屋中进行。这些建筑为带全间地下室的双层联排房屋，每层约 800 平方英尺，构成为混凝土砌块墙体、砖石外墙以及木框内墙和地板系统。可燃物负荷包括常见构造（木框架、聚氨酯泡沫塑料、聚酯棉絮和织物）的真实家具，用于模拟今日的火灾危险。为比较各个实验，每个住宅中的家具都是一致的。在总督岛进行的所有实验也与先前由 NIST 和 UL 开展的房间和物品火灾实验一致。这些实验最终造成通风受限（富燃料）火灾。

UL 利用这些住宅来测试各种实验方案，包括许多创新的外部救火策略。外部救火是一种进攻性方式，类似于军事上的概念“软化目标”，要求在进入、搜查和战术通风之前进行积极灭火。18UL 根据传统的进攻性灭火方法制定外部灭火标准，传统方法是在火灾现场直接在建筑物内部部署消防水带线。19UL 实验表明，传统方法并非总是上乘之选。外部救火是一种进攻性方式，类似于军事上的“软化目标”概念，要求在进入、搜查和战略通风之前进行积极灭火。18 UL 按照传统的进攻性灭火方法制定外部灭火基准，即在火灾现场直接在建筑物内部部署消防水带线。19 UL 实验表明，传统方法并非总是最佳选择。我们在火情不同的住宅中进行若干实验。在其中一例实验中，大火从一个双层楼房的二楼窗户中窜出：

“传统策略要求进入房屋前先在房屋前面部署消防水带，但是通常不会在进入之前喷水灭火。即使到达火源的内部路径已知，从外部将水直接喷射到大火上也比从内部喷水快......在本实验中，分别测量了房间外面走廊的温度和二楼其他卧室内的温度。从外部通过着火房间的天花板直接喷射二十五加仑的水，可在 10 秒内将着火房间的室温从 1,792 华氏度降低到 632 华氏度；在 10 秒内将走廊的温度从 273 华氏度降低到 104 华氏度。”

我们实验的主要结果表明，普遍认为的外部灭火会加速火势蔓延的观点不成立，而创新火灾扑救策略可以增强安全性并提高消防工作的效率：

外部喷水的救火方式不会加速火势蔓延。

消防员的个人经验可说明如下：

1. 流动通路会因通风而改变，而不会因喷水而改变。
2. 流动通路因水改变的情况是 − 隔热层被破坏，蒸汽移到水带前方，使得热度升高，给下游人员造成火势逼近的印象。
3. 消防服受热达到极限，热度透过消防服侵袭消防员。如果这种情况发生在消防水带打开前后，看起来就好像消防水带导致热量快速积聚。
4. 一个房间的火被扑灭，使得空气进入其他房间，从而导致该房间被点燃、燃烧更剧烈或者达到轰燃。

尽快将水直接喷入隔火间是最有效的灭火方式，并不会使情况变得更加危险。

具体来说，我们的研究表明，通过窗户或门将消防射流射入被火包围的房间会显著降低住宅中各处的室温。即使是少量的水，只要尽快喷射（无论从何处喷射），就可改善起火住宅内部的情况。在前后门打开且窗户已通风的情况下，通过任一通风口喷水都可改善整个建筑物的情况。

我们的实验表明，外部灭火可为建筑物居民赢得更多的潜在存活时间，并为执行搜救行动的消防员提供更安全的环境。事实上，我们的实验显示，通过开门、清理窗户或切割屋顶来为通风受限的建筑物火灾增加通风的传统做法，不仅会增加火灾的危害，还可能导致火情快速转化为轰燃。

^{尽快将水直接喷入隔火间是最有效的灭火方式}

虽然救火行动应从外部开始，以便改善消防员和建筑物居民所处的环境，但是最终必须在内部完成。

尽快从外部喷水可软化目标并帮助消防员取得优势，但是之后应继续从住宅内部进行灭火和评估。一旦建筑物内部的环境变得更安全，那么从内部继续灭火就可以更快、更有效地将火完全扑灭。

创新火灾扑救策略——影响

UL 的研究加深了人们对建筑物内部火灾行为的理解，证明了创新救火策略的可行性。现在，UL 正致力于推广这一理念，转变消防员思考和应对建筑物火灾的模式。UL 会把从实验中得到的数据带到美国消防局长大会 (Fire Department Instructors ) 和火灾救援国际展 (Fire Rescue International) 上。。UL 也将这些数据与国际消防教官学会 (International Society of Fire Service Instructors)、国际消防训练协会 (International Fire Service Training Association) 和美国消防协会共享。

通过这种方式，在 UL 现场火灾实验中得到检验的创新策略将有助于确保世界各地的消防员更安全、更有效地扑救现代建筑火灾。